(57)【要約】【課題】従来よりも、低電圧でありながら発光輝度及び発光効率が高い有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】本発明は、中心にピラジン骨格を含む特定構造の含窒素複素環誘導体、該含窒素複素環誘導体を含む有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子用正孔注入材料又は正孔輸送材料、有機ＥＬ素子用発光材料、有機ＥＬ素子用電子注入材料又は電子輸送材料、陰極と陽極との間に１層又は複数層の有機層が挟持されている有機ＥＬ素子において、該有機層のうち少なくとも１層が本発明の含窒素複素環誘導体を含有する有機ＥＬ素子、該有機ＥＬ素子を有する装置である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表される含窒素複素環誘導体。
【化１】
2010105927.tif 000036
（式中、Ｒ1〜Ｒ4は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のハロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールオキシカルボニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のカルバモイル基、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールカルボニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキルカルボニル基、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールスルホニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキルスルホニル基、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールスルフィニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキルスルフィニル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基であり、Ｒ1〜Ｒ4のうちで隣接するものは、それぞれ互いに結合して環構造を形成してもよい。
Ｒ5〜Ｒ6は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のハロアルキル基である。）
【請求項２】
一般式（１）において、Ｒ1〜Ｒ4のうち少なくともひとつは電子吸引性置換基である請求項１記載の含窒素複素環誘導体。
【請求項３】
一般式（１）で表される含窒素複素環誘導体が、下記一般式（２）で表される請求項１記載の含窒素複素環誘導体。
【化２】
2010105927.tif 000037
（Ｒ5〜Ｒ6は、前記と同じである。）
【請求項４】
一般式（１）で表される含窒素複素環誘導体が、下記一般式（３−ａ）、（３−ｂ）、（３−ｃ）、（３−ｄ）又は（３−ｅ）で表される請求項１記載の含窒素複素環誘導体。
【化３】
2010105927.tif 000038
（式中、Ｒ7〜Ｒ10は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のハロアルキル基であり、隣接する置換基同士で互い結合して環構造を形成してもよい。
Ａ1，Ａ2は、それぞれ独立に、酸素原子又は−ＮＲ’−である。Ｒ’は置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリーレン基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜６０のヘテロアリーレン基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数３〜５０のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のハロアルキレン基である。
Ｒ11〜Ｒ14は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のハロアルキル基である。
Ｒ15〜Ｒ22は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のハロアルキル基である。）
【請求項５】
一般式（１）で表される含窒素複素環誘導体が、下記一般式（４−ａ）又は（４−ｂ）で表される請求項１記載の含窒素複素環誘導体。
【化４】
2010105927.tif 000039
（式中、Ｒ23〜Ｒ26は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のハロアルキル基である。
ｎ，ｍは１〜４の整数である。）
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の含窒素複素環誘導体を含む有機エレクトロルミネッセンス素子用正孔注入材料又は正孔輸送材料。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の含窒素複素環誘導体を含む有機エレクトロルミネッセンス素子用発光材料。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の含窒素複素環誘導体を含む有機エレクトロルミネッセンス素子用電子注入材料又は電子輸送材料。
【請求項９】
陰極と陽極との間に１層又は複数層の有機層が挟持されている有機エレクトロルミネッセンス素子において、該有機層のうち少なくとも１層が請求項１〜５のいずれかに記載の含窒素複素環誘導体を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれかに記載の含窒素複素環誘導体を含有する有機層が正孔注入層又は正孔輸送層である請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
前記正孔注入層又は正孔輸送層が、フタロシアニン銅錯体化合物、オリゴチオフェン、アリールアミン系化合物、多環式芳香族化合物からなる群から選択される正孔注入物質をさらに含む請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１２】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の含窒素複素環誘導体を含有する有機層が発光層である請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１３】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の含窒素複素環誘導体を含有する有機層が電子注入層又は電子輸送層である請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１４】
前記電子注入層又は電子輸送層が、さらに還元性ドーパントを含有する請求項１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１５】
還元性ドーパントが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体及び希土類金属の有機錯体からなる群から選択される１種又は２種以上の物質である請求項１４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１６】
請求項９〜１５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な含窒素複素環誘導体、それを用いた有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子用材料、それを含有する有機ＥＬ素子に関し、特に、低電圧でありながら発光輝度及び発光効率が高い有機ＥＬ素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機物質を使用した有機ＥＬ素子は、固体発光型の安価な大面積フルカラ−表示素子としての用途が有望視され、多くの開発が行われている。一般にＥＬ素子は、発光層及び該層をはさんだ一対の対向電極から構成されている。発光は、両電極間に電界が印加されると、陰極側から電子が注入され、陽極側から正孔が注入される。さらに、この電子が発光層において正孔と再結合し、励起状態を生成し、励起状態が基底状態に戻る際にエネルギーを光として放出する現象である。
従来の有機ＥＬ素子は、無機発光ダイオードに比べて駆動電圧が高く、発光輝度や発光効率も低かった。また、特性劣化も著しく実用化には至っていなかった。最近の有機ＥＬ素子は徐々に改良されているものの、さらに低電圧での、高発光輝度及び高発光効率が要求されている。
従来、有機ＥＬ素子に用いられる正孔注入／輸送材料として、芳香族アミン誘導体が知られている。
しかしながら、これらの芳香族アミン誘導体を正孔注入／輸送材料として用いた有機ＥＬ素子は駆動電圧も高く、近年さらに低電圧、高効率な材料が求められている。
これらを解決するものとして、例えば、特許文献１には、特定のヘキサアザトリフェニレン構造を有する骨格に特定の置換基を入れることでｐ型半導体としての性質を持たせ、その電子受容性によって正孔注入領域に用いることで良好な性能を示し、低電圧化を図っているが、長時間の通電により結晶化し、耐久性が短い問題がある。特許文献２には、特許文献１と同様な特定のヘキサアザトリフェニレン構造を有する化合物を用いているが、電子注入材料としても、良好な電子注入性を示すもことが知られている。ただし、やはり長時間の通電により結晶化し、耐久性が著しく短い問題がある。非特許文献１や特許文献３ではジシアノピラジン構造を有する化合物が電子受容性をもち、電界効果トランジスタ用の材料として用いることができることが知られている。しかし、可視領域に大きな吸収を有しているため、有機ＥＬ素子などへの応用には大きく制限がかかるという問題があった。
【特許文献１】特許第3614405号公報
【特許文献２】特許第3571977号公報
【特許文献３】DE10 2006 031 752公報
【非特許文献１】Organic Letters, 6巻、2007頁、20004年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、従来よりも、低電圧でありながら発光輝度及び発光効率が高い有機ＥＬ素子を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、前記目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、下記一般式（１）で表されるピラジン骨格を含む特定の構造を有する新規な含窒素複素環誘導体を、有機ＥＬ素子の有機化合物層の少なくとも一層に用いることにより、前記の目的を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は下記一般式（１）で表される含窒素複素環誘導体を提供するものである。
【０００５】
【化１】
2010105927.tif 000002
【０００６】
（式中、Ｒ1〜Ｒ4は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のハロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールオキシカルボニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のカルバモイル基、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールカルボニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキルカルボニル基、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールスルホニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキルスルホニル基、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールスルフィニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキルスルフィニル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基であり、Ｒ1〜Ｒ4のうちで隣接するものは、それぞれ互いに結合して環構造を形成してもよい。
Ｒ5〜Ｒ6は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のハロアルキル基である。）
【０００７】
また、本発明は、前記含窒素複素環誘導体を含む有機ＥＬ素子用正孔注入材料又は正孔輸送材料、有機ＥＬ素子用発光材料、有機ＥＬ素子用電子注入材料又は電子輸送材料を提供するものである。
さらに、本発明は、陰極と陽極との間に１層又は複数層の有機層が挟持されている有機ＥＬ素子において、該有機層のうち少なくとも１層が本発明の含窒素複素環誘導体を含有する有機ＥＬ素子、該有機ＥＬ素子を有する装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の含窒素複素環誘導体を用いた有機ＥＬ素子は、従来よりも、低電圧でありながら発光輝度及び発光効率が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は下記一般式（１）で表される含窒素複素環誘導体を提供するものである。
【化２】
2010105927.tif 000003
【００１０】
（式中、Ｒ1〜Ｒ4は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のハロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールオキシカルボニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のカルバモイル基、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールカルボニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキルカルボニル基、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールスルホニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキルスルホニル基、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールスルフィニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキルスルフィニル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基であり、Ｒ1〜Ｒ4のうちで隣接するものは、それぞれ互いに結合して環構造を形成してもよい。
Ｒ5〜Ｒ6は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のハロアルキル基である。）
【００１１】
本発明の一般式（１）で表される含窒素複素環誘導体は、下記一般式（２）、（３−ａ）、（３−ｂ）、（３−ｃ）、（３−ｄ）、（３−ｅ）、（４−ａ）、（４−ｂ）で表されるものであると好ましい。
【化３】
2010105927.tif 000004
（Ｒ5〜Ｒ6は、前記と同じである。）
【００１２】
【化４】
2010105927.tif 000005
【００１３】
（式中、Ｒ7〜Ｒ10は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のハロアルキル基であり、隣接するもの同士で互い結合して環構造を形成してもよい。
Ａ1，Ａ2は、それぞれ独立に、酸素原子又は−ＮＲ’−である。Ｒ’は置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリーレン基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜６０のヘテロアリーレン基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数３〜５０のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数３〜５０のハロアルキレン基である。
Ｒ11〜Ｒ14は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のハロアルキル基である。
Ｒ15〜Ｒ22は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のハロアルキル基である。）
【００１４】
【化５】
2010105927.tif 000006
【００１５】
（式中、Ｒ23〜Ｒ26は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のハロアルキル基である。
ｎ，ｍは１〜４の整数である。）
【００１６】
次に、一般式（１）、（２）、（３−ａ）、（３−ｂ）、（３−ｃ）、（３−ｄ）、（３−ｅ）、（４−ａ）、（４−ｂ）で表される含窒素複素環誘導体の示す各基の具体例について説明する。
前記Ｒ1〜Ｒ26の示す置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリール基及び置換もしくは無置換の環形成原子数５〜６０のヘテロアリール基の置換基としては、炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子などが挙げられる。
前記アリール基及びヘテロアリール基は前記置換基を１個又は複数個有していてもよい。具体的には、例えば、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、２−ビフェニルイル基、３−ビフェニルイル基、４−ビフェニルイル基、ｐ−テルフェニル４−イル基、ｐ−テルフェニル３−イル基、ｐ−テルフェニル２−イル基、ｍ−テルフェニル４−イル基、ｍ−テルフェニル３−イル基、ｍ−テルフェニル２−イル基、Ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、ｐ−ｔ−ブチルフェニル基、ｐ−（２−フェニルプロピル）フェニル基、３−メチル−２−ナフチル基、４−メチル−１−ナフチル基、４−メチル−１−アントリル基、４’−メチルビフェニルイル基、４”−ｔ−ブチル−ｐ−テルフェニル４−イル基、フルオランテニル基、フルオレニル基、１−ピロリル基、２−ピロリル基、３−ピロリル基、ピラジニル基、２−ピリジニル基、３−ピリジニル基、４−ピリジニル基、１−インドリル基、２−インドリル基、３−インドリル基、４−インドリル基、５−インドリル基、６−インドリル基、７−インドリル基、１−イソインドリル基、２−イソインドリル基、３−イソインドリル基、４−イソインドリル基、５−イソインドリル基、６−イソインドリル基、７−イソインドリル基、２−フリル基、３−フリル基、２−ベンゾフラニル基、３−ベンゾフラニル基、４−ベンゾフラニル基、５−ベンゾフラニル基、６−ベンゾフラニル基、７−ベンゾフラニル基、１−イソベンゾフラニル基、３−イソベンゾフラニル基、４−イソベンゾフラニル基、５−イソベンゾフラニル基、６−イソベンゾフラニル基、７−イソベンゾフラニル基、キノリル基、３−キノリル基、４−キノリル基、５−キノリル基、６−キノリル基、７−キノリル基、８−キノリル基、１−イソキノリル基、３−イソキノリル基、４−イソキノリル基、５−イソキノリル基、６−イソキノリル基、７−イソキノリル基、８−イソキノリル基、２−キノキサリニル基、５−キノキサリニル基、６−キノキサリニル基、１−カルバゾリル基、２−カルバゾリル基、３−カルバゾリル基、４−カルバゾリル基、９−カルバゾリル基、１−フェナントリジニル基、２−フェナントリジニル基、３−フェナントリジニル基、４−フェナントリジニル基、６−フェナントリジニル基、７−フェナントリジニル基、８−フェナントリジニル基、９−フェナントリジニル基、１０−フェナントリジニル基、１−アクリジニル基、２−アクリジニル基、３−アクリジニル基、４−アクリジニル基、９−アクリジニル基、１，７−フェナントロリン−２−イル基、１，７−フェナントロリン−３−イル基、１，７−フェナントロリン−４−イル基、１，７−フェナントロリン−５−イル基、１，７−フェナントロリン−６−イル基、１，７−フェナントロリン−８−イル基、１，７−フェナントロリン−９−イル基、１，７−フェナントロリン−１０−イル基、１，８−フェナントロリン−２−イル基、１，８−フェナントロリン−３−イル基、１，８−フェナントロリン−４−イル基、１，８−フェナントロリン−５−イル基、１，８−フェナントロリン−６−イル基、１，８−フェナントロリン−７−イル基、１，８−フェナントロリン−９−イル基、１，８−フェナントロリン−１０−イル基、１，９−フェナントロリン−２−イル基、１，９−フェナントロリン−３−イル基、１，９−フェナントロリン−４−イル基、１，９−フェナントロリン−５−イル基、１，９−フェナントロリン−６−イル基、１，９−フェナントロリン−７−イル基、１，９−フェナントロリン−８−イル基、１，９−フェナントロリン−１０−イル基、１，１０−フェナントロリン−２−イル基、１，１０−フェナントロリン−３−イル基、１，１０−フェナントロリン−４−イル基、１，１０−フェナントロリン−５−イル基、２，９−フェナントロリン−１−イル基、２，９−フェナントロリン−３−イル基、２，９−フェナントロリン−４−イル基、２，９−フェナントロリン−５−イル基、２，９−フェナントロリン−６−イル基、２，９−フェナントロリン−７−イル基、２，９−フェナントロリン−８−イル基、２，９−フェナントロリン−１０−イル基、２，８−フェナントロリン−１−イル基、２，８−フェナントロリン−３−イル基、２，８−フェナントロリン−４−イル基、２，８−フェナントロリン−５−イル基、２，８−フェナントロリン−６−イル基、２，８−フェナントロリン−７−イル基、２，８−フェナントロリン−９−イル基、２，８−フェナントロリン−１０−イル基、２，７−フェナントロリン−１−イル基、２，７−フェナントロリン−３−イル基、２，７−フェナントロリン−４−イル基、２，７−フェナントロリン−５−イル基、２，７−フェナントロリン−６−イル基、２，７−フェナントロリン−８−イル基、２，７−フェナントロリン−９−イル基、２，７−フェナントロリン−１０−イル基、１−フェナジニル基、２−フェナジニル基、１−フェノチアジニル基、２−フェノチアジニル基、３−フェノチアジニル基、４−フェノチアジニル基、１０−フェノチアジニル基、１−フェノキサジニル基、２−フェノキサジニル基、３−フェノキサジニル基、４−フェノキサジニル基、１０−フェノキサジニル基、２−オキサゾリル基、４−オキサゾリル基、５−オキサゾリル基、２−オキサジアゾリル基、５−オキサジアゾリル基、３−フラザニル基、２−チエニル基、３−チエニル基、２−メチルピロ−ル−１−イル基、２−メチルピロ−ル−３−イル基、２−メチルピロ−ル−４−イル基、２−メチルピロ−ル−５−イル基、３−メチルピロ−ル−１−イル基、３−メチルピロ−ル−２−イル基、３−メチルピロ−ル−４−イル基、３−メチルピロ−ル−５−イル基、２−ｔ−ブチルピロ−ル−４−イル基、３−（２−フェニルプロピル）ピロ−ル−１−イル基、２−メチル−１−インドリル基、４−メチル−１−インドリル基、２−メチル−３−インドリル基、４−メチル−３−インドリル基、２−ｔ−ブチル１−インドリル基、４−ｔ−ブチル１−インドリル基、２−ｔ−ブチル３−インドリル基、４−ｔ−ブチル３−インドリル基等が挙げられる。
これらの中で、好ましくは置換もしくは無置換の環形成原子数６〜３０のアリール基及び置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０のヘテロアリール基であり、さらに好ましくは置換もしくは無置換の環形成原子数６〜１８のアリール基及び置換もしくは無置換の環形成原子数５〜１８のヘテロアリール基であり、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニルイル基、アントラニル基、フェナントリル基、ピレニル基、クリセニル基、フルオランテニル基、フルオレニル基、ピリジニル基、キノリル基、イソキノリル基、フェナントリル基が挙げられる。これらの基は前述の置換基で置換されていてもよい。
【００１７】
Ｒ1〜Ｒ26の示す置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基と置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のハロアルキル基は直鎖又は分岐鎖のいずれであってもよい。また、置換基としてはヒドロキシ基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子などが挙げられる。
前記アルキル基及びハロアルキル基は前記置換基を１個又は複数個有していてもよい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基などのフッ素置換された炭素数１〜５０のアルキル基、ヒドロキシメチル基、１−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシイソブチル基、１，２−ジヒドロキシエチル基、１，３−ジヒドロキシイソプロピル基、２，３−ジヒドロキシ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヒドロキシプロピル基、クロロメチル基、１−クロロエチル基、２−クロロエチル基、２−クロロイソブチル基、１，２−ジクロロエチル基、１，３−ジクロロイソプロピル基、２，３−ジクロロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリークロロプロピル基、ブロモメチル基、１−ブロモエチル基、２−ブロモエチル基、２−ブロモイソブチル基、１，２−ジブロモエチル基、１，３−ジブロモイソプロピル基、２，３−ジブロモ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリブロモプロピル基、ヨ−ドメチル基、１−ヨ−ドエチル基、２−ヨ−ドエチル基、２−ヨ−ドイソブチル基、１，２−ジヨ−ドエチル基、１，３−ジヨ−ドイソプロピル基、２，３−ジヨ−ド−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヨ−ドプロピル基などの置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のハロアルキル基、アミノメチル基、１−アミノエチル基、２−アミノエチル基、２−アミノイソブチル基、１，２−ジアミノエチル基、１，３−ジアミノイソプロピル基、２，３−ジアミノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリアミノプロピル基、シアノメチル基、１−シアノエチル基、２−シアノエチル基、２−シアノイソブチル基、１，２−ジシアノエチル基、１，３−ジシアノイソプロピル基、２，３−ジシアノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリシアノプロピル基、ニトロメチル基、１−ニトロエチル基、２−ニトロエチル基、２−ニトロイソブチル基、１，２−ジニトロエチル基、１，３−ジニトロイソプロピル基、２，３−ジニトロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリニトロプロピル基等が挙げられる。
これらの中で、好ましくは置換もしくは無置換の炭素数１〜２８のアルキル基または炭素数１〜２８のハロアルキル基であり、さらに好ましくは置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基またはフッ素置換された炭素数１〜６のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基が挙げられる。
【００１８】
Ｒ1〜Ｒ26の示す置換もしくは無置換の炭素数３〜５０のシクロアルキル基は単環式又は多環式のいずれであってもよい。また、置換基としては炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子などが挙げられる。前記シクロアルキル基は前記置換基を１個又は複数個有していてもよい。具体的には、例えばシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、４−メチルシクロヘキシル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基、１−ノルボルニル基、２−ノルボルニル基等が挙げられる。
これらの中で、好ましくは置換もしくは無置換の炭素数３〜２０のシクロアルキル基であり、さらに好ましくは置換もしくは無置換の炭素数３〜９のシクロアルキル基であり、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基が挙げられる。
【００１９】
Ｒ’の示す各基の例としては、上記Ｒ1〜Ｒ26で説明した具体例を２価としたものが挙げられる。
Ｒ1〜Ｒ4の示す上記以外の基としては、例えば以下のものが挙げられる。
置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールオキシカルボニル基は−ＣＯＯＹで表される基であり、Ｙ及び置換基例としては、前記アリール基で説明したものと同様の例が挙げられる。
置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基は−ＣＯＯＺで表される基であり、Ｚ及び置換基例としては、前記アルキル基で説明したものと同様の例が挙げられる。
置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールカルボニル基は−ＣＯＹで表される基であり、Ｙ及び置換基例としては、前記アリール基で説明したものと同様の例が挙げられる。
置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキルカルボニル基は−ＣＯＺで表される基であり、Ｚ及び置換基例としては、前記アルキル基で説明したものと同様の例が挙げられる。
置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールスルホニル基は−ＳＯ2Ｙで表される基であり、Ｙ及び置換基例としては、前記アリール基で説明したものと同様の例が挙げられる。
置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキルスルホニル基は−ＳＯ2Ｚで表される基であり、Ｚ及び置換基例としては、前記アルキル基で説明したものと同様の例が挙げられる。
置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールスルフィニル基は−ＳＯＹで表される基であり、Ｙ及び置換基例としては、前記アリール基で説明したものと同様の例が挙げられる。
置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキルスルフィニル基は−ＳＯＺで表される基であり、Ｚ及び置換基例としては、前記アルキル基で説明したものと同様の例が挙げられる。
置換もしくは無置換のカルバモイル基は−ＣＯＮＹ”2で表される基であり、Ｙ”及び置換基の例としては前記アルキル基、アリール基で説明したものと同様の例が挙げられ、またＹ”は水素原子であってもよい。
ハロゲン原子として、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
その他の基として、シアノ基、ニトロ基が挙げられる。
これらの中で、好ましくは、シアノ基、ニトロ基、環形成原子数６〜３０のアリールカルボニル基、炭素数１〜２８のアルキルカルボニル基、炭素数１〜２８のジアルキルカルバモイル基、ジアリールカルバモイル基、環形成原子数６〜３０のアリールオキシカルボニル基、炭素数１〜２８のアルコキシカルボニル基であり、さらに好ましくは、シアノ基、環形成原子数６〜１８のアリールカルボニル基、炭素数１〜６のアルキルカルボニル基、炭素数１〜６のジアルキルカルバモイル基、環形成原子数６〜１８のジアリールカルバモイル基、環形成原子数６〜１８のアリールオキシカルボニル基、炭素数１〜６のアルコキシカルボニル基が挙げられる。
【００２０】
一般式（１）において、Ｒ1〜Ｒ4のうちで隣接するものが互いに結合して形成しても良い環構造としては、ベンゼン環などの芳香族炭化水素環、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環、ピラジン環、フラン環、ピロール環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環などの複素環や、一般式（３−ｃ）、（４−ａ）、（４−ｂ）で示されるようなピロリジンジオン環、ジヒドロフランジオン環やシクロヘキサンジオン環、ジヒドロナフタレンジオン環等が挙げられる。
一般式（１）において、Ｒ1〜Ｒ4のうち少なくともひとつは電子吸引性置換基であると好ましい。ここで言う、電子吸引性置換基とは、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のハロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールオキシカルボニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のカルバモイル基、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールカルボニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキルカルボニル基、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールスルホニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキルスルホニル基、置換もしくは無置換の環形成原子数６〜６０のアリールスルフィニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキルスルフィニル基、シアノ基、ニトロ基である。
これらの中で、好ましくは、シアノ基、炭素数１〜２８のハロアルキル基、ニトロ基、環形成原子数６〜３０のアリールカルボニル基、炭素数１〜２８のアルキルカルボニル基、炭素数１〜２８のジアルキルカルバモイル基、ジアリールカルバモイル基、環形成原子数６〜３０のアリールオキシカルボニル基、炭素数１〜２８のアルコキシカルボニル基であり、さらに好ましくは、シアノ基、フッ素置換された炭素数１〜６のアルキル基、環形成原子数６〜１８のアリールカルボニル基、炭素数１〜６のアルキルカルボニル基、炭素数１〜６のジアルキルカルバモイル基、環形成原子数６〜１８のジアリールカルバモイル基、環形成原子数６〜１８のアリールオキシカルボニル基、炭素数１〜６のアルコキシカルボニル基が挙げられる。
【００２１】
本発明の一般式（１）で表される含窒素複素環誘導体の例示化合物を以下に示すが、これらに限定されるものではない。
【化６】
2010105927.tif 000007
【００２２】
【化７】
2010105927.tif 000008
【００２３】
【化８】
2010105927.tif 000009
【００２４】
【化９】
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【００２５】
【化１０】
2010105927.tif 000011
【００２６】
(含窒素複素環誘導体の合成方法)
本発明の含窒素複素環誘導体の合成は、例えば、以下の方法などで合成することができる。
（ａ）下記の一般式（Ｉ）で表される中間体を窒素雰囲気下で加熱すること(J. Heterocyclic. Chem.、34巻、653頁、1997年など)
（ｂ）一般式（II）と一般式(III)で表される中間体を同様に加熱すること
（ｃ）一般式(IV)で表される中間体に必要な置換基を導入すること
得られた化合物はさらに、適当な溶液から再結晶することなどによって精製してもよい。
【００２７】
【化１１】
2010105927.tif 000012
【００２８】
次に、本発明の含窒素複素環誘導体を用いた有機ＥＬ素子について説明する。
本発明の有機ＥＬ素子は、陰極と陽極との間に1層又は複数層の有機層が挟持されている有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記有機層のうち少なくとも1層は前記の本発明の含窒素複素環誘導体を含有する。
本発明の有機ＥＬ素子の代表的な素子構成としては以下の構成を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
(1)  陽極／発光層／陰極
(2)  陽極／正孔注入層／発光層／陰極
(3)  陽極／発光層／電子注入層／陰極
(4)  陽極／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
(5)  陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極
(6)  陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
(7)  陽極／有機半導体層／発光層／陰極
(8)  陽極／有機半導体層／電子障壁層／発光層／陰極
(9)  陽極／有機半導体層／発光層／付着改善層／陰極
(10)陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
(11)陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
(12)陽極／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
(13)陽極／無機半導体層／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
(14)陽極／有機半導体層／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
(15)陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／絶縁層／陰極
(16)陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
(17)陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
これらの中で(10)又は(11)の構成が好ましい。
本発明の含窒素複素環誘導体は、上記有機EL素子において、いずれの有機層に用いてもよい。例えば、本発明の含窒素複素環誘導体の発光特性を利用して、有機ＥＬ素子用発光材料として発光層に含有させてもよく、また正孔注入又は輸送特性を利用して、有機ＥＬ素子用正孔注入材料又は正孔輸送材料として、正孔注入層又は正孔輸送層に含有させてもよく、さらに電子注入又は輸送特性を利用して、有機ＥＬ素子用電子注入材料又は電子輸送材料として、電子注入層又は電子輸送層に含有させてもよい。
【００２９】
（透光性基板）
発光が基板側から出射される下面発光型又はボトムエミッション型の有機ＥＬ素子とする場合、本発明の有機ＥＬ素子は、透光性の基板上に作製する。透光性基板としては、有機ＥＬ素子を支持する基板であって、４００〜７００ｎｍの可視領域の光の透過率が５０％以上で平滑な基板が好ましい。具体的には、ガラス板、ポリマー板等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等が挙げられる。またポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリスルホン等を挙げることができる。また、駆動用のＴＦＴが形成されているＴＦＴ基板であってもよい。
また、発光光が素子の上部から出射される上面発光型又はトップエミッション型の有機ＥＬ素子とする場合、上述の基板上にアルミニウムなどの適当な金属の光反射層を設ける必要がある。
【００３０】
（陽極）
本発明の有機ＥＬ素子の陽極は、正孔を正孔輸送層又は発光層に注入する機能を有するものであり、４．５ｅＶ以上の仕事関数を有することが効果的である。本発明に用いられる陽極材料の具体例としては、酸化インジウム錫合金（ＩＴＯ）、酸化錫（ＮＥＳＡ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、金、銀、白金、銅等が挙げられる。
陽極は、これらの電極物質を蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。
下面発光型又はボトムエミッション型の有機ＥＬ素子の場合、陽極の発光に対する透過率を１０％より大きくすることが好ましい。また、陽極のシ−ト抵抗は、数百Ω／□以下が好ましい。陽極の膜厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選択される。
【００３１】
（発光層）
有機ＥＬ素子の発光層は以下（１）〜（３）の機能を併せ持つものである。
（１）注入機能；電界印加時に陽極又は正孔注入層より正孔を注入することができ、陰極又は電子注入層より電子を注入することができる機能
（２）輸送機能；注入した電荷（電子と正孔）を電界の力で移動させる機能
（３）発光機能；電子と正孔の再結合の場を提供し、これを発光につなげる機能
ただし、正孔の注入されやすさと電子の注入されやすさに違いがあってもよく、また、正孔と電子の移動度で表される輸送能に大小があってもよいが、どちらか一方の電荷を移動することが好ましい。
この発光層を形成する方法としては、例えば蒸着法、スピンコート法、ＬＢ法等の公知の方法を適用することができる。発光層は、特に分子堆積膜であることが好ましい。ここで分子堆積膜とは、気相状態の材料化合物から沈着され形成された薄膜や、溶液状態又は液相状態の材料化合物から固体化され形成された膜のことであり、通常この分子堆積膜は、ＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）とは凝集構造、高次構造の相違や、それに起因する機能的な相違により区分することができる。
また、特開昭５７−５１７８１号公報に開示されているように、樹脂等の結着剤と材料化合物とを溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法等により薄膜化することによっても、発光層を形成することができる。
本発明の有機ＥＬ素子においては、発光層は、本発明の含窒素複素環誘導体を含む有機ＥＬ素子用発光材料から作製してもよい。また、本発明の目的が損なわれない範囲で、所望により発光層に本発明の含窒素複素環誘導体以外の他の公知の発光材料を含有させてもよく、さらに本発明の含窒素複素環誘導体から作製される発光層に、他の公知の発光材料を含む発光層を積層してもよい。
【００３２】
また、本発明の有機ＥＬ素子においては、発光層は、本発明の含窒素複素環誘導体に加え、アリールアミン化合物及び／又はスチリルアミン化合物を含有することが好ましい。この場合、本発明の含窒素複素環誘導体の含有量は、０．１〜２０質量％の範囲が好ましく、より好ましくは０．１〜１０質量％の範囲である。
アリールアミン化合物としては下記一般式（Ａ）で表される化合物などが挙げられる。
【００３３】
【化１２】
2010105927.tif 000013
【００３４】
式中、Ａｒ8は、フェニル、ビフェニル、テルフェニル、スチルベン、ジスチリルアリールから選ばれる基であり、Ａｒ9及びＡｒ10は、それぞれ水素原子又は炭素数が６〜２０の芳香族基であり、前記芳香族基は置換されいてもよい。ｐ’は、１〜４の整数である。さらに好ましくはＡｒ9及び／又はＡｒ10はスチリル基が置換されている。
ここで、炭素数が６〜２０の芳香族基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、フェナントリル基、テルフェニル基等が好ましい。
【００３５】
また、スチリルアミン化合物としては下記一般式（Ｂ）で表される化合物などが挙げられる。
【化１３】
2010105927.tif 000014
【００３６】
式中、Ａｒ11〜Ａｒ13は、置換されていてもよい環形成炭素数６〜４０のアリール基である。ｑ’は、１〜４の整数である。
ここで、環形成原子数が６〜４０のアリール基としては、フェニル、ナフチル、アントラニル、フェナントリル、ピレニル、コロニル、ビフェニル、テルフェニル、ピロ−リル、フラニル、チオフェニル、ベンゾチオフェニル、オキサジアゾリル、ジフェニルアントラニル、インドリル、カルバゾリル、ピリジル、ベンゾキノリル、フルオランテニル、アセナフトフルオランテニル、スチルベン等が好ましい。なお、環形成原子数が５〜４０のアリール基は、さらに置換基により置換されていてもよく、好ましい置換基としては、炭素数１〜６のアルキル基（エチル基、メチル基、イソプロピル基、ｎ−プロピル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、炭素数１〜６のアルコキシ基（エトキシ基、メトキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｓ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基、ペントキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロペントキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、環形成原子数６〜４０のアリール基、環形成原子数６〜４０のアリール基で置換されたアミノ基、環形成原子数６〜４０のアリール基を有するエステル基、炭素数１〜６のアルキル基を有するエステル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子（塩素、臭素、ヨウ素等）が挙げられる。
【００３７】
他の公知の発光材料としては、例えば、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、テトラセン、コロネン、クリセン、フルオレセイン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ペリノン、フタロペリノン、ナフタロペリノン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、アルダジン、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、ピラジン、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、イミン、ジフェニルエチレン、ビニルアントラセン、ジアミノカルバゾール、ピラン、チオピラン、ポリメチン、メロシアニン、イミダゾールキレート化オキシノイド化合物、キナクリドン、ルブレン及び蛍光色素等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３８】
本発明の有機ＥＬ素子の発光層において、本発明の含窒素複素環化合物、又は該含窒素複素環化合物及び下記（ｉ）〜（ｉｘ）で表される化合物をホスト材料として用い、前記他の公知の発光材料をドーパントとして用いることもできる。この場合、有機ＥＬ素子からの発光は、他の公知の発光材料に特有の波長を有することとなる。
【００３９】
下記一般式（ｉ）で表される非対称アントラセン。
【化１４】
2010105927.tif 000015
【００４０】
（式中、Ａｒは置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜５０の縮合芳香族基である。
Ａｒ’は置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０の芳香族基である。
Ｘは、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０の芳香族基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアラルキル基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基である。
ａ、ｂ及びｃは、それぞれ０〜４の整数である。
ｎは１〜３の整数である。また、ｎが２以上の場合は、［  ］内は、同じでも異なっていてもよい。）
【００４１】
下記一般式（ｉｉ）で表される非対称モノアントラセン誘導体。
【化１５】
2010105927.tif 000016
【００４２】
（式中、Ａｒ1及びＡｒ2は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０の芳香族環基であり、ｍ及びｎは、それぞれ１〜４の整数である。ただし、ｍ＝ｎ＝１でかつＡｒ1とＡｒ2のベンゼン環への結合位置が左右対称型の場合には、Ａｒ1とＡｒ2は同一ではなく、ｍ又はｎが２〜４の整数の場合にはｍとｎは異なる整数である。
Ｒ1〜Ｒ10は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０の芳香族環基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアラルキル基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のシリル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基である。）
【００４３】
下記一般式（ｉｉｉ）で表される非対称ピレン誘導体。
【化１６】
2010105927.tif 000017
【００４４】
［式中、Ａｒ及びＡｒ’は、それぞれ置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０の芳香族基である。
Ｌ及びＬ’は、それぞれ置換もしくは無置換のフェニレン基、置換もしくは無置換のナフタレニレン基、置換もしくは無置換のフルオレニレン基又は置換もしくは無置換のジベンゾシロリレン基である。
ｍは０〜２の整数、ｎは１〜４の整数、ｓは０〜２の整数、ｔは０〜４の整数である。
また、Ｌ又はＡｒは、ピレンの１〜５位のいずれかに結合し、Ｌ’又はＡｒ’は、ピレンの６〜１０位のいずれかに結合する。
ただし、ｎ＋ｔが偶数の時、Ａｒ，Ａｒ’，Ｌ，Ｌ’は下記（１）  又は（２）  を満たす。
（１）  Ａｒ≠Ａｒ’及び／又はＬ≠Ｌ’（ここで≠は、異なる構造の基であることを示す。）
（２）  Ａｒ＝Ａｒ’かつＬ＝Ｌ’の時
（２−１）  ｍ≠ｓ及び／又はｎ≠ｔ、又は
（２−２）  ｍ＝ｓかつｎ＝ｔの時、
（２−２−１）  Ｌ及びＬ’、又はピレンが、それぞれＡｒ及びＡｒ’上の異なる結合位置に結合しているか、（２−２−２）  Ｌ及びＬ’、又はピレンが、Ａｒ及びＡｒ’上の同じ結合位置で結合している場合、Ｌ及びＬ’又はＡｒ及びＡｒ’のピレンにおける置換位置が１位と６位、又は２位と７位である場合はない。］
【００４５】
下記一般式（ｉＶ）で表される非対称アントラセン誘導体。
【化１７】
2010105927.tif 000018
【００４６】
（式中、Ａ1及びＡ2は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜２０の縮合芳香族環基である。
Ａｒ1及びＡｒ2は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０の芳香族環基である。
Ｒ1〜Ｒ10は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０の芳香族環基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアラルキル基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のシリル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基又はヒドロキシル基である。
Ａｒ1、Ａｒ2、Ｒ9及びＲ10は、それぞれ複数であってもよく、隣接するもの同士で飽和もしくは不飽和の環状構造を形成していてもよい。
ただし、一般式（１）において、中心のアントラセンの９位及び１０位に、該アントラセン上に示すＸ−Ｙ軸に対して対称型となる基が結合する場合はない。）
【００４７】
下記一般式（Ｖ）で表されるアントラセン誘導体。
【化１８】
2010105927.tif 000019
【００４８】
（式中、Ｒ1〜Ｒ10は、それぞれ独立に水素原子，アルキル基，シクロアルキル基，置換しても良いアリール基，アルコキシル基，アリ−ロキシ基，アルキルアミノ基，アルケニル基，アリールアミノ基又は置換しても良い複素環式基を示し、ａ及びｂは、それぞれ１〜５の整数を示し、それらが２以上の場合、Ｒ1同士又はＲ2同士は、それぞれにおいて、同一でも異なっていてもよく、またＲ1同士又はＲ2同士が結合して環を形成していてもよいし、Ｒ3とＲ4，Ｒ5とＲ6，Ｒ7とＲ8，Ｒ9とＲ10が互いに結合して環を形成していてもよい。Ｌ１は単結合、−Ｏ−，−Ｓ−，−Ｎ（Ｒ）−（Ｒはアルキル基又は置換しても良いアリール基である）、アルキレン基又はアリ−レン基を示す。）
【００４９】
下記一般式（Ｖｉ）で表されるアントラセン誘導体。
【化１９】
2010105927.tif 000020
【００５０】
（式中、Ｒ11〜Ｒ20は、それぞれ独立に水素原子，アルキル基，シクロアルキル基，アリール基，アルコキシル基，アリ−ロキシ基，アルキルアミノ基，アリールアミノ基又は置換しても良い複数環式基を示し、ｃ，ｄ，ｅ及びｆは、それぞれ１〜５の整数を示し、それらが２以上の場合、Ｒ11同士，Ｒ12同士，Ｒ16同士又はＲ17同士は、それぞれにおいて、同一でも異なっていてもよく、またＲ11同士，Ｒ12同士，Ｒ16同士又はＲ17同士が結合して環を形成していてもよいし、Ｒ13とＲ14，Ｒ18とＲ19がたがいに結合して環を形成していてもよい。Ｌ2は単結合、−Ｏ−，−Ｓ−，−Ｎ（Ｒ）−（Ｒはアルキル基又は置換しても良いアリール基である）、アルキレン基又はアリ−レン基を示す。）
【００５１】
下記一般式（Ｖｉｉ）で表されるスピロフルオレン誘導体。
【化２０】
2010105927.tif 000021
（式中、Ａ5〜Ａ8は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のビフェニル基又は置換もしくは無置換のナフチル基である。）
【００５２】
下記一般式（Ｖｉｉｉ）で表される縮合環含有化合物。
【化２１】
2010105927.tif 000022
【００５３】
（式中、Ａ9〜Ａ14は前記と同じ、Ｒ21〜Ｒ23は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数３〜６のシクロアルキル基、炭素数１〜６のアルコキシル基、炭素数５〜１８のアリールオキシ基、炭素数７〜１８のアラルキルオキシ基、炭素数５〜１６のアリールアミノ基、ニトロ基、シアノ基、炭素数１〜６のエステル基又はハロゲン原子を示し、Ａ9〜Ａ14のうち少なくとも１つは３環以上の縮合芳香族環を有する基である。）
【００５４】
下記一般式（ｉｘ）で表されるフルオレン化合物。
【化２２】
2010105927.tif 000023
【００５５】
（式中、Ｒ1及びＲ2は、水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアラルキル基、置換あるいは無置換のアリール基，置換あるいは無置換の複素環基、置換アミノ基、シアノ基又はハロゲン原子を表わす。異なるフルオレン基に結合するＲ1同士、Ｒ2同士は、同じであっても異なっていてもよく、同じフルオレン基に結合するＲ1及びＲ2は、同じであっても異なっていてもよい。Ｒ3及びＲ4は、水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアラルキル基、置換あるいは無置換のアリール基又は置換あるいは無置換の複素環基を表わし、異なるフルオレン基に結合するＲ3同士、Ｒ4同士は、同じであっても異なっていてもよく、同じフルオレン基に結合するＲ3及びＲ4は、同じであっても異なっていてもよい。Ａｒ1及びＡｒ2は、ベンゼン環の合計が３個以上の置換あるいは無置換の縮合多環芳香族基又はベンゼン環と複素環の合計が３個以上の置換あるいは無置換の炭素でフルオレン基に結合する縮合多環複素環基を表わし、Ａｒ1及びＡｒ2は、同じであっても異なっていてもよい。ｎは、１〜１０の整数を表す。）
【００５６】
以上の（ｉ）〜（ｉｘ）のホスト材料の中でも、好ましくはアントラセン誘導体、さらに好ましくはモノアントラセン誘導体、特に好ましくは非対称アントラセンである。
また、ドーパントの発光材料としては、りん光発光性の化合物を用いることもできる。りん光発光性の化合物としては、ホスト材料に本発明の含窒素複素環化合物、又は該含窒素複素環誘導体及び／又はカルバゾール環を含む化合物が好ましい。ドーパントとしては三重項励起子から発光することのできる化合物であり、三重項励起子から発光する限り特に限定されないが、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ及びＲｅからなる群から選択される少なくとも一つの金属を含む金属錯体であることが好ましく、ポルフィリン金属錯体又はオルトメタル化金属錯体が好ましい。
カルバゾール環を含む化合物からなるりん光発光に好適なホスト化合物は、その励起状態からりん光発光性化合物へエネルギー移動が起コール結果、りん光発光性化合物を発光させる機能を有する化合物である。ホスト化合物としては励起子エネルギーをりん光発光性化合物にエネルギー移動できる化合物ならば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。カルバゾール環以外に任意の複素環などを有していても良い。
【００５７】
このようなホスト化合物の具体例としては、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリデン系化合物、ポルフィリン系化合物、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノ−ル誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）誘導体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体等の高分子化合物等が挙げられる。ホスト化合物は単独で使用しても良いし、２種以上を併用しても良い。
【００５８】
具体例としては、以下のような化合物が挙げられる。
【化２３】
2010105927.tif 000024
【００５９】
りん光発光性のドーパントは三重項励起子から発光することのできる化合物である。三重項励起子から発光する限り特に限定されないが、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ及びＲｅからなる群から選択される少なくとも一つの金属を含む金属錯体であることが好ましく、ポルフィリン金属錯体又はオルトメタル化金属錯体が好ましい。ポルフィリン金属錯体としては、ポルフィリン白金錯体が好ましい。りん光発光性化合物は単独で使用しても良いし、２種以上を併用しても良い。
オルトメタル化金属錯体を形成する配位子としては種々のものがあるが、好ましい配位子としては、２−フェニルピリジン誘導体、７，８−ベンゾキノリン誘導体、２−（２−チエニル）ピリジン誘導体、２−（１−ナフチル）ピリジン誘導体、２−フェニルキノリン誘導体等が挙げられる。これらの誘導体は必要に応じて置換基を有しても良い。特に、フッ素化物、トリフルオロメチル基を導入したものが、青色系ドーパントとしては好ましい。さらに補助配位子としてアセチルアセトナート、ピクリン酸等の上記配位子以外の配位子を有していても良い。
りん光発光性のドーパントの発光層における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、０．１〜７０質量％であり、１〜３０質量％が好ましい。りん光発光性化合物の含有量が０．１質量％未満では発光が微弱でありその含有効果が十分に発揮されず、７０質量％を超える場合は、濃度消光と言われる現象が顕著になり素子性能が低下する。
【００６０】
また、発光層は、必要に応じて正孔輸送材、電子輸送材、ポリマーバインダーを含有しても良い。
さらに、発光層の膜厚は、好ましくは５〜５０ｎｍ、より好ましくは７〜５０ｎｍ、最も好ましくは１０〜５０ｎｍである。５ｎｍ未満では発光層形成が困難となり、色度の調整が困難となる恐れがあり、５０ｎｍを超えると駆動電圧が上昇する恐れがある。
【００６１】
（正孔注入・輸送層（正孔輸送帯域））
正孔注入・輸送層は発光層への正孔注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが通常５．５ｅＶ以下と小さい。このような正孔注入・輸送層としては、より低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、さらに正孔の移動度が、例えば１０4〜１０6Ｖ／ｃｍの電界印加時に、少なくとも１０-4ｃｍ2／Ｖ・秒であれば好ましい。
本発明の有機ＥＬ素子の正孔注入・輸送層を形成する材料として、本発明の含窒素複素環誘導体を含む有機エレクトロルミネッセンス素子用正孔注入材料又は正孔輸送材料を用いることができる。また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用正孔注入材料又は正孔輸送材料と組み合わせて、又はこれに代えて、従来、光導伝材料において正孔の電荷輸送材料として慣用されているものや、有機ＥＬ素子の正孔注入・輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることもできる。
【００６２】
公知の材料の具体例としては、トリアゾール誘導体（米国特許３，１１２，１９７号明細書等参照）、オキサジアゾール誘導体（米国特許３，１８９，４４７号明細書等参照）、イミダゾール誘導体（特公昭３７−１６０９６号公報等参照）、ポリアリールアルカン誘導体（米国特許３，６１５，４０２号明細書、同第３，８２０，９８９号明細書、同第３，５４２，５４４号明細書、特公昭４５−５５５号公報、同５１−１０９８３号公報、特開昭５１−９３２２４号公報、同５５−１７１０５号公報、同５６−４１４８号公報、同５５−１０８６６７号公報、同５５−１５６９５３号公報、同  ５６−３６６５６号公報等参照）、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体（米国特許第３，１８０，７２９号明細書、同第４，２７８，７４６号明細書、特開昭５５−８８０６４号公報、同５５−８８０６５号公報、同４９−１０５５３７号公報、同５５−５１０８６号公報、同５６−８００５１号公報、同５６−８８１４１号公報、同５７−４５５４５号公報、同５４−１１２６３７号公報、同５５−７４５４６号公報等参照）、フェニレンジアミン誘導体（米国特許第３，６１５，４０４号明細書、特公昭５１−１０．１０５号公報、同４６−３７１２号公報、同４７−２５３３６号公報、特開昭５４−５３４３５号公報、同５４−１１０５３６号公報、同５４−１１９９２５号公報等参照）、アリールアミン誘導体（米国特許第３，５６７，４５０号明細書、同第３，１８０，７０３号明細書、同第３，２４０，５９７号明細書、同第３，６５８，５２０号明細書、同第４，２３２，１０３号明細書、同第４，１７５，９６１号明細書、同第４，０１２，３７６号明細書、特公昭４９−３５７０２号公報、同３９−２７５７７号公報、特開昭５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同５６−２２４３７号公報、西独特許第１，１１０，５１８号明細書等参照）、アミノ置換カルコン誘導体（米国特許第３，５２６，５０．１号明細書等参照）、オキサゾール誘導体（米国特許第３，２５７，２０３号明細書等に開示のもの）、スチリルアントラセン誘導体（特開昭５６−４６２３４号公報等参照）、フルオレノン誘導体（特開昭５４−１１０８３７号公報等参照）、ヒドラゾン誘導体（米国特許第３，７１７，４６２号明細書、特開昭５４−５９１４３号公報、同５５−５２０６３号公報、同５５−５２０６４号公報、同５５−４６７６０号公報、同５５−８５４９５号公報、同５７−１１３５０号公報、同５７−１４８７４９号公報、特開平２−３１１５９１号公報等参照）、スチルベン誘導体（特開昭６１−２１０３６３号公報、同第６１−２２８４５１号公報、同６１−１４６４２号公報、同６１−７２２５５号公報、同６２−４７６４６号公報、同６２−３６６７４号公報、同６２−１０６５２号公報、同６２−３０２５５号公報、同６０−９３４５５号公報、同６０−９４４６２号公報、同６０−１７４７４９号公報、同６０−１７５０５２号公報等参照）、シラザン誘導体（米国特許第４，９５０，９５０号明細書）、ポリシラン系（特開平２−２０４９９６号公報）、アニリン系共重合体（特開平２−２８２２６３号公報）、特開平１−２１１３９９号公報に開示されている導電性高分子オリ���マー（特にチオフェンオリゴマー）等を挙げることができる。
【００６３】
正孔注入・輸送層の材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物（特開昭６３−２９５６９６５号公報等に開示のもの）、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物（米国特許第４，１２７，４１２号明細書、特開昭５３−２７０３３号公報、同５４−５８４４５号公報、同５４−１４９６３４号公報、同５４−６４２９９号公報、同５５−７９４５０号公報、同５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同６１−２９５５５８号公報、同６１−９８３５３号公報、同６３−２９５６９５号公報等参照）、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
また、米国特許第５，０６１，５６９号に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有する、例えば、４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（以下ＮＰＤと略記する）、また特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（以下ＭＴＤＡＴＡと略記する）等を挙げることができる。
さらに、発光層の材料として示した前述の芳香族ジメチリディン系化合物の他、ｐ型Ｓｉ、ｐ型ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入・輸送層の材料として使用することができる。
また、前記正孔注入・輸送層が、フタロシアニン銅錯体化合物、オリゴチオフェン、アリールアミン系化合物、多環式芳香族化合物からなる群から選択される正孔注入物質をさらに含むと好ましい。
【００６４】
正孔注入・輸送層は前記正孔注入・輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の方法により薄膜化することにより形成することができる。正孔注入・輸送層としての膜厚は特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍである。この正孔注入・輸送層は、正孔輸送帯域に前記正孔注入・輸送材料を含有していれば、上述した材料の一種又は二種以上からなる一層で構成されてもよく、前記正孔注入・輸送層とは別種の化合物からなる正孔注入・輸送層を積層したものであってもよい。
また、発光層への正孔注入又は電子注入を助ける層として有機半導体層を設けてもよく、１０-10Ｓ／ｃｍ以上の導電率を有するものが好適である。このような有機半導体層の材料としては、含チオフェンオリゴマーや特開平８−１９３１９１号公報に開示してある含アリールアミンオリゴマー等の導電性オリゴマー、含アリールアミンデンドリマー等の導電性デンドリマー等を用いることができる。
【００６５】
（電子注入・輸送層（電子輸送帯域））
電子注入・輸送層は、発光層への電子の注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、電子移動度が大きく、また付着改善層は、この電子注入層の中で特に陰極との付着が良い材料からなる層である。本発明の有機ＥＬ素子においては、本発明の含窒素複素環誘導体を含む有機エレクトロルミネッセンス素子用電子注入材料又は電子輸送材料を電子注入層・輸送層、付着改善層として用いることが好ましい。
本発明の含窒素複素環誘導体を電子輸送帯域に用いる場合、本発明の含窒素複素環誘導体単独で電子注入、輸送層を形成してもよく、他の材料と混合又は積層して用いてもよい。
本発明の含窒素複素環誘導体と混合又は積層して電子注入・輸送層を形成する材料としては、前記の好ましい性質を有するものであれば特に制限はなく、従来、光導伝材料において電子の電荷輸送材料として慣用されているものや、有機ＥＬ素子の電子注入・輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【００６６】
本発明の有機ＥＬ素子の好ましい形態に、電子を輸送する領域又は陰極と有機層の界面領域に、還元性ドーパントを含有する素子がある。本発明では、本発明の含窒素複素環誘導体に還元性ドーパントを含有する有機ＥＬ素子が好ましい。ここで、還元性ドーパントとは、電子輸送性化合物を還元ができる物質と定義される。したがって、一定の還元性を有するものであれば、様々なものが用いられ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物又は希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体、希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも一つの物質を好適に使用することができる。
また、より具体的に、好ましい還元性ドーパントとしては、Ｎａ（仕事関数：２．３６ｅＶ）、Ｋ（仕事関数：２．２８ｅＶ）、Ｒｂ（仕事関数：２．１６ｅＶ）及びＣｓ（仕事関数：１．９５ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属や、Ｃａ（仕事関数：２．９ｅＶ）、ＳＲ（仕事関数：２．０〜２．５ｅＶ）、及びＢａ（仕事関数：２．５２ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属が挙げられる仕事関数が２．９ｅＶ以下のものが特に好ましい。これらのうち、より好ましい還元性ドーパントは、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属であり、さらに好ましくは、Ｒｂ又はＣｓであり、最も好ましのは、Ｃｓである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、電子注入域への比較的少量の添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。また、仕事関数が２．９ｅＶ以下の還元性ドーパントとして、これら２種以上のアルカリ金属の組合わせも好ましく、特に、Ｃｓを含んだ組み合わせ、例えば、ＣｓとＮａ、ＣｓとＫ、ＣｓとＲｂあるいはＣｓとＮａとＫとの組み合わせであることが好ましい。Ｃｓを組み合わせて含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、電子注入域への添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。
【００６７】
本発明においては陰極と有機層の間に絶縁体や半導体で構成される電子注入層をさらに設けても良い。この時、電流のリークを有効に防止して、電子注入性を向上させることができる。このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲニド、アルカリ土類金属カルコゲニド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの金属化合物を使用するのが好ましい。電子注入層がこれらのアルカリ金属カルコゲニド等で構成されていれば、電子注入性をさらに向上させることができる点で好ましい。具体的に、好ましいアルカリ金属カルコゲニドとしては、例えば、Ｌｉ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｎａ2Ｓ、Ｎａ2Ｓｅ及びＮａ2Ｏが挙げられ、好ましいアルカリ土類金属カルコゲニドとしては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ、及びＣａＳｅが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ及びＮａＣｌ等が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＳｒＦ2、ＭｇＦ2及びＢｅＦ2といったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。
また、電子輸送層を構成する半導体としては、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｓｂ及びＺｎの少なくとも一つの元素を含む酸化物、窒化物又は酸化窒化物等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。また、電子輸送層を構成する無機化合物が、微結晶又は非晶質の絶縁性薄膜であることが好ましい。電子輸送層がこれらの絶縁性薄膜で構成されていれば、より均質な薄膜が形成されるために、ダークスポット等の画素欠陥を減少させることができる。なお、このような無機化合物としては、上述したアルカリ金属カルコゲニド、アルカリ土類金属カルコゲニド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられる。
【００６８】
（陰極）
陰極としては、電子注入・輸送層又は発光層に電子を注入するため、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム・カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム・銀合金、アルミニウム／酸化アルミニウム、アルミニウム・リチウム合金、インジウム、希土類金属などが挙げられる。
この陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。
ここで、上面発光型又はトップエミッション型の有機ＥＬ素子の場合、陰極の発光に対する透過率は１０％より大きくすることが好ましい。
また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍである。
【００６９】
（絶縁層）
有機ＥＬ素子は超薄膜に電界を印可するために、リークやショートによる画素欠陥が生じやすい。これを防止するために、一対の電極間に絶縁性の薄膜層を挿入することが好ましい。
絶縁層に用いられる材料としては、例えば、酸化アルミニウム、弗化リチウム、酸化リチウム、弗化セシウム、酸化セシウム、酸化マグネシウム、弗化マグネシウム、酸化カルシウム、弗化カルシウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化珪素、酸化ゲルマニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化バナジウム等が挙げられ、これらの混合物や積層物を用いてもよい。
【００７０】
（有機ＥＬ素子の製造方法）
以上例示した材料及び形成方法により陽極、発光層、必要に応じて正孔注入・輸送層、及び必要に応じて電子注入・輸送層を形成し、さらに陰極を形成することにより有機ＥＬ素子を作製することができる。また陰極から陽極へ、前記と逆の順序で有機ＥＬ素子を作製することもできる。
以下、透光性基板上に陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極が順次設けられた構成の有機ＥＬ素子の作製例を記載する。
まず、適当な透光性基板上に陽極材料からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように蒸着やスパッタリング等の方法により形成して陽極を作製する。次に、この陽極上に正孔注入層を設ける。正孔注入層の形成は、前述したように真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の方法により行うことができるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが発生しにくい等の点から真空蒸着法により形成することが好ましい。真空蒸着法により正孔注入層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物（正孔注入層の材料）、目的とする正孔注入層の結晶構造や再結合構造等により異なるが、一般に蒸着源温度５０〜４５０℃、真空度１０-7〜１０-3Ｔｏｒｒ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選択することが好ましい。
【００７１】
次に、正孔注入層上に発光層を設ける発光層の形成も、所望の有機発光材料を用いて真空蒸着法、スパッタリング、スピンコート法、キャスト法等の方法により有機発光材料を薄膜化することにより形成できるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが発生しにくい等の点から真空蒸着法により形成することが好ましい。真空蒸着法により発光層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物により異なるが、一般的に正孔注入層と同じような条件範囲の中から選択することができる。
次に、この発光層上に電子注入層を設ける。正孔注入層、発光層と同様、均質な膜を得る必要から真空蒸着法により形成することが好ましい。蒸着条件は正孔注入層、発光層と同様の条件範囲から選択することができる。
本発明の含窒素複素環誘導体は、発光帯域、電子注入帯域又は電子輸送帯域のいずれの層に含有させるかによって異なるが、真空蒸着法を用いる場合は他の材料との共蒸着をすることができる。また、スピンコート法を用いる場合は、他の材料と混合することによって含有させることができる。
最後に陰極を積層して有機ＥＬ素子を得ることができる。
陰極は金属から構成されるもので、蒸着法、スパッタリングを用いることができる。しかし下地の有機物層を製膜時の損傷から守るためには真空蒸着法が好ましい。
この有機ＥＬ素子の作製は一回の真空引きで一貫して陽極から陰極まで作製することが好ましい。
【００７２】
本発明の有機ＥＬ素子の各層の形成方法は特に限定されない。従来公知の真空蒸着法、スピンコーティング法等による形成方法を用いることができる。本発明の有機ＥＬ素子に用いる、前記一般式（１）で示される含窒素複素環誘導体を含有する有機層は、真空蒸着法、分子線蒸着法（ＭＢＥ法）あるいは溶媒に解かした溶液のディッピング法、スピンコーティング法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート法等の塗布法による公知の方法で形成することができる。
本発明の有機ＥＬ素子の各有機層の膜厚は特に制限されないが、一般に膜厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすく、逆に厚すぎると高い印加電圧が必要となり効率が悪くなるため、通常は数ｎｍから１μｍの範囲が好ましい。
なお、有機ＥＬ素子に直流電圧を印加する場合、陽極を＋、陰極を−の極性にして、５〜４０Ｖの電圧を印加すると発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れず、発光は全く生じない。さらに交流電圧を印加した場合には陽極が＋、陰極が−の極性になった時のみ均一な発光が観測される。印加する交流の波形は任意でよい。
【００７３】
（有機ＥＬ素子の応用）
本発明の有機ＥＬ素子は、低電圧であっても高輝度及び高発光効率が求められる製品に応用が可能である。応用例としては、表示装置、照明装置、プリンター光源、液晶表示装置のバックライトなどが挙げられる。表示装置としては、省エネルギーや高視認性のフラットパネルディスプレイが挙げられる。また、プリンター光源としては、レーザービームプリンタの光源として使用することができる。また、本発明の素子を用いることで、装置体積を大幅に減少することもできる。照明装置やバックライトに関しては、本発明の有機ＥＬ素子を用いることで省エネルギー効果が期待できる。
また、本発明の含窒素複素環誘導体は、有機太陽電池や有機半導体用材料としての応用も可能である。
【実施例】
【００７４】
次に、本発明を実施例を用いてさらに詳しく説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
合成例１（化合物１の合成）
【化２４】
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【００７５】
化合物１はＪ．Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ．Ｃｈｅｍ．、３４巻、６５３頁、１９９７年に記載の方法を参考に合成した。すなわち、３００ｍＬフラスコに、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノピラジン５．０ｇ（２５ｍｍｏｌ）を、テトラヒドロフラン１００ｍＬに溶かし、−２０〜−４０℃に冷却しながら、アニリン５．９ｇ（６３ｍｍｏｌ）／テトラヒドロフラン５０ｍＬ溶液をゆっくりと滴下した。滴下終了後、さらに３０分ほど攪拌した。反応終了後、反応混合物を氷水に注ぎ、析出した結晶を濾取した。得られた結晶は、水で十分に洗浄し、さらに少量のエタノールで洗浄した後、減圧乾燥して、中間体Ａ１  ６．４ｇ（９９％）を得た。中間体Ａ１は必要に応じて、エタノールから再結晶する事で精製することもできる。
【００７６】
【化２５】
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【００７７】
得られた中間体Ａ１  ６．４ｇ（２５ｍｍｏｌ）をＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）１００ｍＬに溶かし、トリエチルアミン（ＴＥＡ）５．６ｇ（５５ｍｍｏｌ）を加え、１４０℃で８時間加熱した。反応終了後、反応混合物を５％塩酸水溶液に注ぎ、析出した結晶を濾取した。得られた結晶は、水で十分に洗浄し、減圧乾燥して、反応粗生成物を得た。得られた反応粗生成物を酢酸エチルで、結晶化・洗浄を行うことで、化合物１  ３．９ｇ（収率３６％）を黄色固体として得た。このものは、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）の測定により、化合物１と同定した。
【００７８】
合成例２（化合物２の合成）
【化２６】
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【００７９】
合成例１において、アニリンの代わりに４０％メチルアミン／メタノール溶液を用いた以外は同様の操作を行うことにより、化合物２を得た。収率４２％。このものは、ＦＤ−ＭＳの測定により、化合物２と同定した。
【００８０】
合成例３（化合物３の合成）
【化２７】
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【００８１】
合成例１において、アニリンの代わりに４−ブロモアニリンを用いた以外は同様の操作を行うことにより、化合物Ｂ３を得た。収率４５％。
【化２８】
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【００８２】
アルゴン気流下３００ｍＬ三口フラスコに、化合物Ｂ３  ３．０ｇ（５．０ｍｍｏｌ）、フェニルボロン酸１．４ｇ（１１ｍｍｏｌ）、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）０．２４ｇ（０．２１ｍｍｏｌ）、１，２−ジメトキシエタン４０ｍＬ、２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液１８ｍＬを加え、８時間加熱還流した。反応終了後、水を加え、析出した固体を水洗し、さらに少量のエタノールで洗浄した。得られた固体を、酢酸エチルから再結晶により、精製し、黄色粉末１．５ｇを得た。収率５０％。このものは、ＦＤ−ＭＳの測定により、化合物３と同定した。
【００８３】
合成例４（化合物４の合成）
【化２９】
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【００８４】
合成例３において、フェニルボロン酸の代わりに２−ナフチルボロン酸を用いた以外は同様の操作を行うことにより、化合物４を得た。収率５５％。このものは、ＦＤ−ＭＳの測定により、化合物４と同定した。
【００８５】
実施例１（本発明含窒素複素環誘導体を正孔注入層に用いた有機ＥＬ素子の作製）
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極（陽極）付きガラス基板（ジオマティック社製）をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行なった。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に前記透明電極を覆うようにして膜厚１０ｎｍの本発明の化合物１を正孔注入材料として成膜し正孔注入層とした。続けてこの膜上に膜厚７０ｎｍのＮ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＤ）膜を成膜した。このＮＰＤ膜は正孔輸送層として機能する。
さらに、このＮＰＤ膜上に膜厚４０ｎｍで、下記式で示されるホスト化合物Ｈ１と下記式で示されるスチリルアミン誘導体Ｄ１を３７：３の膜厚比で成膜し青色系発光層とした。
この膜上に電子輸送層として膜厚２０ｎｍでトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ）を蒸着により成膜した。この後、ＬｉＦを膜厚１ｎｍで成膜した。このＬｉＦ膜上に金属Ａｌを１５０ｎｍ蒸着させ金属陰極を形成し有機ＥＬ素子を形成した。
得られた有機ＥＬ素子について、電流密度１０．０ｍＡ／ｃｍ2での電圧、発光輝度及び発光効率を測定し、発光色を観察した。それらの結果を表１に示す。
【００８６】
【化３０】
2010105927.tif 000031
【００８７】
実施例２
実施例１において、化合物１の代わりに、化合物２を用いた以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。得られた有機ＥＬ素子について、電流密度１０．０ｍＡ／ｃｍ2での電圧、発光輝度及び発光効率を測定し、発光色を観察した。それらの結果を表１に示す。
【００８８】
比較例１
実施例１において、化合物１の代わりに、特許第３６１４４０５号記載の下記化合物Ａを用いた以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。得られた有機ＥＬ素子について、電流密度１０．０ｍＡ／ｃｍ2での電圧、発光輝度及び発光効率を測定し、発光色を観察した。それらの結果を表１に示す。
【化３１】
2010105927.tif 000032
【００８９】
比較例２
実施例１において、化合物１の代わりに、Ｎ，Ｎ’−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４−アミノフェニル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−４，４’−ジアミノ−１，１’−ビフェニル（以下、ＴＰＤ２３２）を用いた以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。得られた有機ＥＬ素子について、電流密度１０．０ｍＡ／ｃｍ2での電圧、発光輝度及び発光効率を測定し、発光色を観察した。それらの結果を表１に示す。
【化３２】
2010105927.tif 000033
【００９０】
【表１】
2010105927.tif 000034
表１の結果から、本発明の含窒素複素環誘導体を正孔注入層に用いることで、極めて低い駆動電圧で高い発光効率の有機ＥＬ素子を製造できることがわかる。
【００９１】
実施例３（本発明含窒素複素環誘導体を電子輸送層に用いた有機ＥＬ素子の作製）
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極（陽極）付きガラス基板（ジオマティック社製）をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行なった。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に前記透明電極を覆うようにして膜厚６０ｎｍのＴＰＤ２３２膜を成膜した。このＴＰＤ２３２膜は、正孔注入層として機能する。ＴＰＤ２３２膜の成膜に続けて、このＴＰＤ２３２膜上に膜厚２０ｎｍのＮＰＤ膜を成膜した。このＮＰＤ膜は正孔輸送層として機能する。
さらに、このＮＰＤ膜上に膜厚４０ｎｍで、ホスト化合物Ｈ１とスチリルアミン誘導体Ｄ１を３７：３の膜厚比で成膜し青色系発光層とした。
この膜上に電子輸送層として膜厚２０ｎｍで本発明の化合物１を蒸着により成膜した。この後、ＬｉＦを膜厚１ｎｍで成膜した。このＬｉＦ膜上に金属Ａｌを１５０ｎｍ蒸着させ金属陰極を形成し有機ＥＬ素子を形成した。
得られた有機ＥＬ素子について、電流密度１０．０ｍＡ／ｃｍ2での電圧、発光輝度及び発光効率を測定し、発光色を観察した。それらの結果を表２に示す。
【００９２】
実施例４
実施例３において、化合物１の代わりに、化合物２を用いた以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。得られた有機ＥＬ素子について、電流密度１０．０ｍＡ／ｃｍ2での電圧、発光輝度及び発光効率を測定し、発光色を観察した。それらの結果を表２に示す。
【００９３】
比較例３
実施例３において、化合物１の代わりに、Ａｌｑを用いた以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。得られた有機ＥＬ素子について、電流密度１０．０ｍＡ／ｃｍ2での電圧、発光輝度及び発光効率を測定し、発光色を観察した。それらの結果を表２に示す。
【００９４】
【表２】
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表２の結果から、本発明の含窒素複素環誘導体を電子輸送層に用いることで、極めて低い駆動電圧で、高い発光効率の有機ＥＬ素子を製造できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
以上詳細に説明したように、本発明の含窒素複素環誘導体を用いた有機ＥＬ素子は、従来よりも、低電圧でありながら発光輝度及び発光効率が高い。
このため、本発明の含窒素複素環誘導体を用いた有機ＥＬ素子は、実用性の高い有機ＥＬ素子として極めて有用である。